論文の概要: A Design Framework for the Simulation of Distributed Quantum Computing

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2306.11539v3
• Date: Mon, 22 Apr 2024 14:09:21 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-04-24 01:12:24.654865
• Title: A Design Framework for the Simulation of Distributed Quantum Computing
• Title（参考訳）: 分散量子コンピューティングシミュレーションのための設計フレームワーク
• Authors: Davide Ferrari, Michele Amoretti,
• Abstract要約: 大規模量子コンピュータの需要増加は分散量子コンピューティング(DQC)の研究を推し進めている 最近の実験的試みは、そのような設計のためのビルディングブロックのいくつかを実証している。 DQCシステムは、量子ネットワークのインフラによって接続された量子処理ユニットのクラスタである。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.969582361376132
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The growing demand for large-scale quantum computers is pushing research on Distributed Quantum Computing (DQC). Recent experimental efforts have demonstrated some of the building blocks for such a design. DQC systems are clusters of quantum processing units (QPUs) connected by means of quantum network infrastructures. Their extension ranges from the single box to the geographical scale. Furthermore, they can be integrated with classical High Performance Computing systems. Simulation modeling of DQC architectures provides a safe way to test and explore different what-if scenarios. Many simulation tools have been developed to support the research community in designing and evaluating quantum computer and quantum network technologies, including hardware, protocols, and applications. However, a framework for DQC simulation putting equal emphasis on computational and networking aspects has never been proposed, so far. In this paper, a design framework for DQC simulation is presented, whose core component is an Execution Manager that schedules DQC jobs for running on networked quantum computers. Two metrics are proposed for evaluating the impact of the job scheduling algorithms with respect to QPU utilization and quantum network utilization, beyond the traditional concept of makespan. The discussion is supported by a DQC job scheduling example, where two different strategies are compared in terms of the proposed metrics.
• Abstract（参考訳）: 大規模量子コンピュータの需要が増大し、分散量子コンピューティング(DQC)の研究が進められている。 最近の実験的試みは、そのような設計のためのビルディングブロックのいくつかを実証している。 DQCシステムは量子ネットワーク基盤によって接続された量子処理ユニット(QPU)のクラスタである。 拡張範囲は、単一のボックスから地理的スケールまで様々である。 さらに、従来の高性能コンピューティングシステムと統合することができる。 DQCアーキテクチャのシミュレーションモデリングは、異なるWhat-ifシナリオをテストし、探索するための安全な方法を提供する。 多くのシミュレーションツールは、ハードウェア、プロトコル、アプリケーションを含む量子コンピュータおよび量子ネットワーク技術の設計および評価において研究コミュニティを支援するために開発されている。 しかし,DQCシミュレーションにおける計算面とネットワーク面に等しく重点を置くフレームワークはこれまでに提案されていない。 本稿では,DQCシミュレーションのコアコンポーネントとして,ネットワーク化された量子コンピュータ上でのDQCジョブのスケジューリングを行うExecution Managerを提案する。 QPUの利用率と量子ネットワークの利用率に対するジョブスケジューリングアルゴリズムの影響を評価するために,従来のメイスパンの概念を超える2つの指標が提案されている。 この議論は、DQCジョブスケジューリングの例で支持されており、提案された指標から2つの異なる戦略を比較している。

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